磁共振成像裝置以及傾斜磁場(chǎng)線圈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及磁共振成像裝置以及傾斜磁場(chǎng)線圈。
【背景技術(shù)】
[0002]磁共振成像是通過其拉莫爾(Larmor)頻率的RF (Rad1 Frequency)脈沖磁性地激發(fā)載置于靜磁場(chǎng)中的被檢體的原子核自旋，根據(jù)伴隨著激發(fā)而產(chǎn)生的磁共振信號(hào)的數(shù)據(jù)生成圖像的攝像法。磁共振成像裝置在靜磁場(chǎng)磁鐵的內(nèi)側(cè)具備傾斜磁場(chǎng)線圈。另外，在該傾斜磁場(chǎng)線圈內(nèi)，層疊沿著大致圓筒形的水平軸產(chǎn)生傾斜磁場(chǎng)的X線圈、沿著大致圓筒形的垂直軸產(chǎn)生傾斜磁場(chǎng)的Y線圈、以及沿著大致圓筒形的長(zhǎng)軸產(chǎn)生傾斜磁場(chǎng)的Z線圈。
[0003]近年來，EPI (Echo Planar Imaging)等高速攝像正在普及。在高速攝像中，對(duì)X線圈施加高能量控制的電流，因此，該X線圈最容易發(fā)熱。另一方面，以往，X線圈層疊于最接近作為患者的居住空間的大致圓筒形內(nèi)部的空間的內(nèi)側(cè)。在傾斜磁場(chǎng)線圈中配置使水等制冷劑進(jìn)行循環(huán)的冷卻管，但X線圈沒有被完全冷卻的結(jié)果，患者的居住性降低，有時(shí)可能必須按照 IEC(Internat1nal Electrotechnical Commiss1n)的標(biāo)準(zhǔn)停止攝像。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-087904號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的問題在于，提供一種能夠提高傾斜磁場(chǎng)線圈的冷卻效率的磁共振成像裝置以及傾斜磁場(chǎng)線圈。
[0008]實(shí)施方式所涉及的磁共振成像裝置具備靜磁場(chǎng)磁鐵和傾斜磁場(chǎng)線圈。靜磁場(chǎng)磁鐵產(chǎn)生靜磁場(chǎng)。傾斜磁場(chǎng)線圈被配置在靜磁場(chǎng)磁鐵的內(nèi)側(cè)，具備:X線圈，沿著大致圓筒形的水平軸產(chǎn)生傾斜磁場(chǎng)；Y線圈，沿著大致圓筒形的垂直軸產(chǎn)生傾斜磁場(chǎng)；以及Z線圈，沿著大致圓筒形的長(zhǎng)軸產(chǎn)生傾斜磁場(chǎng)。傾斜磁場(chǎng)線圈以X線圈距離磁場(chǎng)中心的距離比Y線圈距離磁場(chǎng)中心的距離遠(yuǎn)的方式，來層疊各線圈。
【附圖說明】
[0009]圖1是表示第I實(shí)施方式所涉及的MRI裝置的結(jié)構(gòu)的功能框圖。
[0010]圖2是表示第I實(shí)施方式所涉及的傾斜磁場(chǎng)線圈的構(gòu)造的立體圖。
[0011]圖3是用于說明第I實(shí)施方式中的X線圈的圖。
[0012]圖4是用于說明第I實(shí)施方式中的Y線圈的圖。
[0013]圖5是用于說明第I實(shí)施方式中的Z線圈的圖。
[0014]圖6是表示第I實(shí)施方式中的傾斜磁場(chǎng)線圈的層疊的圖。
[0015]圖7是表示第I實(shí)施方式中的傾斜磁場(chǎng)線圈的層順序的圖。
[0016]圖8是表示第I實(shí)施方式中的溫度模擬結(jié)果的圖。
[0017]圖9是表示其他的實(shí)施方式中的傾斜磁場(chǎng)線圈的層順序的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下，參照附圖，說明實(shí)施方式所涉及的磁共振成像裝置(以下，適當(dāng)?shù)胤Q為“MRI (Magnetic Resonance Imaging)裝置”)以及傾斜磁場(chǎng)線圈。另外，實(shí)施方式并不限定以下的實(shí)施方式。另外，在各實(shí)施方式中說明的內(nèi)容在原則上同樣能夠適用于其他的實(shí)施方式。
[0019](第I實(shí)施方式)
[0020]圖1是表示第I實(shí)施方式所涉及的MRI裝置100的結(jié)構(gòu)的功能框圖。如圖1所示，MRI裝置100具備靜磁場(chǎng)磁鐵101、靜磁場(chǎng)電源102、傾斜磁場(chǎng)線圈103、傾斜磁場(chǎng)電源104、RF線圈105、發(fā)送部106、接收部107、床108、序列控制部120、以及計(jì)算機(jī)130。另外，在MRI裝置100中不包含被檢體P (例如，人體)。另外，圖1所示的結(jié)構(gòu)只不過是一個(gè)例子。各部也可以適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合或分離來構(gòu)成。
[0021]靜磁場(chǎng)磁鐵101是形成中空的大致圓筒(包含橢圓)的形狀的磁鐵，在大致圓筒形內(nèi)部的空間中產(chǎn)生靜磁場(chǎng)。靜磁場(chǎng)磁鐵101例如是超導(dǎo)磁鐵等，從靜磁場(chǎng)電源102接受電流的供給并激發(fā)。靜磁場(chǎng)電源102向靜磁場(chǎng)磁鐵101供給電流。另外，靜磁場(chǎng)磁鐵101可以是永久磁鐵，此時(shí)，MRI裝置100也可以不具備靜磁場(chǎng)電源102。另外，靜磁場(chǎng)電源102也可以不安裝于MRI裝置100。
[0022]傾斜磁場(chǎng)線圈103被配置在靜磁場(chǎng)磁鐵101的內(nèi)側(cè)，是形成中空的大致圓筒的形狀的線圈。傾斜磁場(chǎng)線圈103從傾斜磁場(chǎng)電源104接受電流的供給產(chǎn)生傾斜磁場(chǎng)。另外，針對(duì)傾斜磁場(chǎng)線圈103，之后詳述。傾斜磁場(chǎng)電源104向傾斜磁場(chǎng)線圈103供給電流。
[0023]RF線圈105被配置在傾斜磁場(chǎng)線圈103的內(nèi)側(cè)，從發(fā)送部106接受RF脈沖的供給產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)。另外，RF線圈105接收由于高頻磁場(chǎng)的影響而從被檢體P發(fā)出的磁共振信號(hào)(以下，適當(dāng)?shù)胤Q為“MR(Magnetic Resonance)信號(hào)”)，并將接收到的MR信號(hào)向接收部107輸出。
[0024]另外，上述的RF線圈105只不過是一個(gè)例子。RF線圈105通過組合只具備發(fā)送功能的線圈、只具備接收功能的線圈、或具備發(fā)送接收功能的線圈中的一個(gè)或多個(gè)來構(gòu)成即可。
[0025]發(fā)送部106將與由作為對(duì)象的原子的種類以及磁場(chǎng)強(qiáng)度決定的拉莫爾頻率對(duì)應(yīng)的RF脈沖向RF線圈105供給。接收部107檢測(cè)由RF線圈105輸出的MR信號(hào)，根據(jù)檢測(cè)到的MR信號(hào)生成MR數(shù)據(jù)。具體而言，接收部107通過對(duì)由RF線圈105輸出的MR信號(hào)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換來生成MR數(shù)據(jù)。另外，接收部107將所生成的MR數(shù)據(jù)向序列控制部120發(fā)送。另外，接收部107也可以安裝于具備靜磁場(chǎng)磁鐵101或傾斜磁場(chǎng)線圈103等的架臺(tái)裝置側(cè)。
[0026]床108具備載置被檢體P的頂板。在圖1中，為了便于說明，只圖示出該頂板。通常，床108被設(shè)置成長(zhǎng)度方向與靜磁場(chǎng)磁鐵101的大致圓筒形的中心軸平行。另外，頂板能夠向長(zhǎng)度方向以及上下方向移動(dòng)，在載置有被檢體P的狀態(tài)下，向RF線圈105的內(nèi)側(cè)的大致圓筒形內(nèi)部的空間內(nèi)插入。另外，有時(shí)將該大致圓筒形內(nèi)部的空間稱為“孔”等。
[0027]序列控制部120通過根據(jù)從計(jì)算機(jī)130發(fā)送的序列信息，驅(qū)動(dòng)傾斜磁場(chǎng)電源104、發(fā)送部106、以及接收部107，來對(duì)被檢體P進(jìn)行攝像。在此，序列信息是定義了進(jìn)行攝像的步驟的信息。在序列信息中，定義傾斜磁場(chǎng)電源104向傾斜磁場(chǎng)線圈103供給的電流的強(qiáng)度或供給電流的定時(shí)、發(fā)送部106向RF線圈105供給的RF脈沖的強(qiáng)度或施加RF脈沖的定時(shí)、以及接收部107檢測(cè)MR信號(hào)的定時(shí)等。例如，序列控制部120執(zhí)行EPI等高速攝像。另夕卜，例如，當(dāng)通過高速攝像收集被檢體P的軸向剖面圖像時(shí)，序列控制部120將被檢體P的左右方向設(shè)定為RO (Read Out)方向，將背腹方向設(shè)定為PE (Phase Encode)方向。此時(shí)，對(duì)X線圈施加高能量控制的電流。另外，所謂能量控制是指向傾斜磁場(chǎng)線圈103供給的平均電流值的平方，由設(shè)最大值為100%的百分率來表示。
[0028]例如，序列控制部120 是 ASIC(Applicat1n Specific Integrated Circuit)、FPGA (Field Programmable Gate Array)等集成電路、CPU (Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)等電子電路。
[0029]另外，驅(qū)動(dòng)傾斜磁場(chǎng)電源104、發(fā)送部106、以及接收部107對(duì)被檢體P進(jìn)行攝像的結(jié)果，如果從接收部107接收MR數(shù)據(jù)，則序列控制部120將接收到的MR數(shù)據(jù)向計(jì)算機(jī)130轉(zhuǎn)送。
[0030]計(jì)算機(jī)130進(jìn)行MRI裝置100的整體控制。另外，計(jì)算機(jī)130通過對(duì)從序列控制部120轉(zhuǎn)送來的MR數(shù)據(jù)實(shí)施傅里葉轉(zhuǎn)換等重建處理，來進(jìn)行MR圖像的生成等。例如，計(jì)算機(jī)130具備控制部、存儲(chǔ)部、輸入部、以及顯示部?？刂撇渴茿SIC、FPGA等集成電路、CPU、MPU等電子電路。存儲(chǔ)部是RAM (Random Access Memory)、閃存存儲(chǔ)器等半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件、硬盤、光盤等。輸入部是鼠標(biāo)或軌跡球等定位設(shè)備、模式切換開關(guān)等選擇設(shè)備、或鍵盤等輸入設(shè)備。顯示部是液晶顯示器等顯示設(shè)備。
[0031]圖2是表示第I實(shí)施方式所涉及的傾斜磁場(chǎng)線圈103的構(gòu)造的立體圖。在此，在第I實(shí)施方式中，傾斜磁場(chǎng)線圈103是ASGC (Actively Shielded Gradient Coil)，具有產(chǎn)生傾斜磁場(chǎng)的主線圈103a和產(chǎn)生消除泄漏磁場(chǎng)的屏蔽用的磁場(chǎng)的屏蔽線圈103b。如圖2所示，在傾斜磁場(chǎng)線圈103中，從距離大致圓筒形內(nèi)部的空間的距離近的內(nèi)側(cè)依次層疊主線圈103a、對(duì)冷卻管進(jìn)行布管的冷卻層103d、配置墊片托盤的墊片層103c、對(duì)冷卻管進(jìn)行布管的冷卻層103e、以及屏蔽線圈103b。
[0032]在墊片層103c上，形成多根相應(yīng)(例如，24根相應(yīng))的墊片托盤插入導(dǎo)向103f。墊片托盤插入導(dǎo)向103f的典型的情況如圖2所示，是涵蓋傾斜磁場(chǎng)線圈103的長(zhǎng)軸方向全長(zhǎng)而貫穿的孔，在圓周方向等間隔地形成。插入墊片托盤插入導(dǎo)向103f的墊片托盤(省略圖示)例如分別在長(zhǎng)度方向具有多個(gè)(例如，15個(gè))袋，為了校正靜磁場(chǎng)的不均勻性，在規(guī)定的袋中收容規(guī)定的個(gè)數(shù)的鐵墊片。
[0033]在冷卻層103d以及冷卻層103e中，典型的情況是沿著大致圓筒形螺旋狀地配置冷卻管(在圖2中省略圖示)。在圖1中雖然省略了圖示，但第I實(shí)施方式所涉及的MRI裝置100還具備具有熱交換器或循環(huán)栗的冷卻裝置，該冷卻裝置通過使水等制冷劑在冷卻管中循環(huán)，來冷卻傾斜磁場(chǎng)線圈103。這樣，MRI裝置100的冷卻系統(tǒng)以?shī)A著鐵墊片的方式，在傾斜磁場(chǎng)線圈103的中間層中進(jìn)行布管。
[0034]另外，主線圈103a由與相互正交的X、Y以及Z的各軸對(duì)應(yīng)的三個(gè)線圈，S卩，由X線圈、Y線圈、以及Z線圈層疊來形成。圖3是用于說明第I實(shí)施方式中的X線圈的圖，圖4是用于說明第I實(shí)施方式中的Y線圈的圖，圖5是用于說明第I實(shí)施方式中的Z線圈的圖。
[0035]如圖3所示，X線圈是被加工成鞍形的線圈，沿著X軸，S卩，沿著傾斜磁場(chǎng)線圈103的大致圓筒形的水平軸，產(chǎn)生傾斜磁場(chǎng)。另外，如圖4所示，Y線圈與